RELAÇÕES PATOFISIOLÓGICAS ENTRE ESTRESSE OXIDATIVO E ARTERIOSCLEROSE

Quim Nova Vol 34 No 2 300-305 2011

Revisatildeo

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RELACcedilOtildeES PATOFISIOLOacuteGICAS ENTRE ESTRESSE OXIDATIVO E ARTERIOSCLEROSE

Danielle da Costa Silva e Giselle CerchiaroCentro de Ciecircncias Naturais e Humanas Universidade Federal do ABC Av dos Estados 5001 Bl B 09210-170 Santo Andreacute ndash SP BrasilKaacutethia M HonoacuterioCentro de Ciecircncias Naturais e Humanas Universidade Federal do ABC Av dos Estados 5001 09210-170 Santo Andreacute ndash SP Escola de Artes Ciecircncias e Humanidades Universidade de Satildeo Paulo Av Arlindo Bettio 1000 03828-000 Satildeo Paulo ndash SP Brasil

Recebido em 9310 aceito em 20810 publicado na web em 301110

PATHOPHYSIOLOGIC RELATIONSHIPS BETWEEN OXIDATIVE STRESS AND ATHEROSCLEROSIS Oxidative stress is the result of an imbalance between oxidant and antioxidant species with predominance of oxidative species with harmful action of reactive oxygen species (ROS) and reactive nitrogen species (RNS) on cells Changes in the levels of nitric oxide (NObull) can be the cause and or a result of various pathophysiological processes The main objective of this review is to address the relationship between oxidative stress and atherosclerosis in order to better understand the main features of this disease

Keywords oxidative stress nitric oxide atherosclerosis

INTRODUCcedilAtildeO

A arteriosclerose eacute uma doenccedila inflamatoacuteria que se destaca como principal causa de morbi-mortalidade no mundo No Brasil ocorrem aproximadamente 300 mil oacutebitosano causados por do-enccedilas cardiovasculares associadas agrave arteriosclerose e dados ainda mais assustadores satildeo encontrados nos Estados Unidos onde as doenccedilas cardiovasculares satildeo responsaacuteveis por cerca de 80 das mortes de pessoas com mais de 65 anos1-3 Atualmente as doenccedilas inflamatoacuterias tecircm sido relacionadas a um desbalanccedilo redox e efeitos do excesso de espeacutecies oxidantes nos organismos Por isso tem-se observado um enorme interesse no estudo de antioxidantes devido principalmente agraves descobertas sobre o efeito dos radicais livres no organismo4 A oxidaccedilatildeo eacute uma parte fundamental da via aeroacutebica e do metabolismo e assim os radicais livres satildeo produzidos naturalmente ou por alguma disfunccedilatildeo bioloacutegica Esses radicais livres cujo eleacutetron desemparelhado se encontra centrado nos aacutetomos de oxigecircnio ou nitrogecircnio satildeo denominados espeacutecies reativas de oxigecircnio (ROS) ou espeacutecies reativas de nitrogecircnio (RNS) ambas radicalares (com um ou mais eleacutetrons desemparelhados) ou natildeo56

No organismo os radicais livres encontram-se envolvidos na fagocitose regulaccedilatildeo do crescimento celular sinalizaccedilatildeo intercelu-lar e siacutentese de substacircncias bioloacutegicas importantes No entanto seu excesso acarreta efeitos prejudiciais tais como a lipoperoxidaccedilatildeo de membranas e oxidaccedilatildeo de proteiacutenas47 ROS e RNS incluem os radicais livres como o acircnion superoacutexido radicais hidroxila e peroxila bem como espeacutecies natildeo radicalares como peroacutexido de hidrogecircnio peroxinitrito e oxigecircnio singlete As ROS satildeo produzi-das continuamente na cadeia respiratoacuteria das mitococircndrias com a reduccedilatildeo de um eleacutetron do oxigecircnio e molecular NAD(P)H oxidase xantina oxidase mieloperoxidase cicloxigenase e lipoxigenase satildeo grandes fontes enzimaacuteticas de ROS em ceacutelulas de mamiacuteferos enquanto a radiaccedilatildeo UV representa um exemplo de um fator am-biental de geraccedilatildeo de ROS8

Em altas concentraccedilotildees ROS e RNS podem danificar macromo-leacuteculas celulares incluindo DNA proteiacutenas e lipiacutedios podendo levar agrave morte celular subsequente Assim as ceacutelulas possuem mecanismos de defesa e sistemas antioxidantes para detoxificaccedilatildeo de ROS e RNS bem como a reparaccedilatildeo de modificaccedilotildees oxidativas deleteacuterias sobre as estruturas celulares O estresse oxidativo eacute portanto o resultado do desequiliacutebrio entre moleacuteculas antioxidantes e oxidantes causada por distuacuterbios na produccedilatildeo distribuiccedilatildeo ou por uma superabundacircncia de ROS ou RNS a partir de fontes endoacutegenas ou fatores ambientais predominando a accedilatildeo danosa das ROS e RNS sobre as ceacutelulas Por causa disso o estresse oxidativo tem sido relacionado na patogecircnese de diversas doenccedilas que variam de cardiovasculares neurodegene-rativas alguns tipos de cacircncer bem como no processo de envelhe-cimento9 Vale ressaltar que as espeacutecies reativas em geral podem ser ao mesmo tempo causa e consequecircncia de patologias humanas associadas ao estresse oxidativo10

Neste ponto a arteriosclerose vem sendo estudada sob os mais variados enfoques No entanto estudos relacionados ao metabolismo das lipoproteiacutenas de baixa densidade (LDL) vecircm ganhando grande destaque no entendimento desta doenccedila11 Qual seraacute a relaccedilatildeo exis-tente Seraacute que o estresse oxidativo eacute causa ou consequecircncia do desenvolvimento da arteriosclerose Como ocorre esta interaccedilatildeo Estes satildeo alguns toacutepicos abordados nesta revisatildeo

As ceacutelulas danificadas por ROS eou RNS podem apresentar por exemplo modificaccedilotildees em sua funccedilatildeo devido ao acuacutemulo de LDL oxidadas (LDLox) Esta alteraccedilatildeo pode ser observada nas ceacutelulas endoteliais dos vasos sanguiacuteneos e tambeacutem em ceacutelulas fagocitaacuterias da regiatildeo endotelial afetada sendo responsaacutevel pelo desenvolvimento da placa de ateroma formada1

De acordo com a falta de relaccedilatildeo expliacutecita entre radicais livres e as doenccedilas degenerativas o principal objetivo desta revisatildeo foi abordar o que tem sido feito em relaccedilatildeo agrave influecircncia do estresse oxidativo e a doenccedila arteriosclerose devido ao grande nuacutemero de estudos que vecircm sendo desenvolvidos para um melhor entendimento desta relevante doenccedila

Relaccedilotildees patofisioloacutegicas entre estresse oxidativo e arteriosclerose 301Vol 34 No 2

OacuteXIDO NIacuteTRICO (NObull)

O oacutexido niacutetrico (NObull) eacute um gaacutes incolor agrave temperatura ambiente habitualmente encontrado no ar atmosfeacuterico pouco soluacutevel em aacutegua sendo mais soluacutevel em solventes orgacircnicos como o n-hexano onde apresenta uma concentraccedilatildeo na saturaccedilatildeo de 013 M12 Dessa forma esta moleacutecula tende a dissolver-se seletivamente na mem-brana e em regiotildees que contecircm lipiacutedeos presentes nas ceacutelulas Isto acontece pois a energia livre de hidrataccedilatildeo desfavoraacutevel de uma substacircncia apolar gerada pela ordenaccedilatildeo das moleacuteculas circun-dantes de aacutegua resulta do fato de a substacircncia apolar ser excluiacuteda da fase aquosa A moleacutecula neutra de NO apresenta 11 eleacutetrons na camada de valecircncia e eacute paramagneacutetica devido agrave seguinte con-figuraccedilatildeo eletrocircnica (s2s)2 (s2s)2 (s2pz)2 (p2p)4 (p2p)113-15 O oacutexido niacutetrico apresenta um eleacutetron desemparelhado sendo uma espeacutecie radicalar (NObull) o que lhe confere uma alta reatividade com meia-vida de 5 a 10 s in vitro sendo capaz de reagir rapidamente com outros radicais importantes biologicamente dentre eles o oxigecircnio molecular (O2) e o radical superoacutexido (O2

bull-) podendo complexar-se tambeacutem com metais de transiccedilatildeo como o ferro por exemplo11-13 O significado da oxidaccedilatildeo do NObull pelo O2

bull- eacute foco de diversos trabalhos na literatura16

O NObull reage com o O2 para formar dioacutexido de nitrogecircnio NO2 tanto em fase gasosa quanto em fase aquosa O NO2 reage com outra moleacutecula de NObull e produz trioacutexido de dinitrogecircnio N2O3 (Equaccedilatildeo 1) ou com o proacuteprio NO2 (por dimerizaccedilatildeo) gerando tetroacutexido de dinitrogecircnio N2O4 (Equaccedilatildeo 2) Todas essas espeacutecies reagem muito raacutepido com aacutegua formando iacuteons nitrato e nitrito15

O N2O3 eacute considerado um potencial doador de nitrosocircnio (NO+) Este eacute denominado um intermediaacuterio-chave possuindo um potencial redox de 160 V e podendo ser transferido para uma grande diversidade de nucleoacutefilos presentes em biomoleacuteculas como as aminas por exemplo levando agrave formaccedilatildeo de nitrito e N-nitrosaminas respectivamente17 O oacutexido niacutetrico tambeacutem pode reagir com o acircnion superoacutexido (O2

bull-) e formar o acircnion peroxinitrito (ONOOndash) que em pH neutro eacute protonado rapidamente formando o aacutecido peroxinitroso (HONO2 a 25 ordmC possui pKa = 68) Este se decompotildee rapidamente devido a sua alta instabilidade por duas vias diferentes produzindo dioacutexido de nitrogecircnio e radical hidroxila15 A formaccedilatildeo de peroxinitrito aacutecido peroxinitroso e seus produtos de decomposiccedilatildeo (OHbull e NO2) pode ser prejudicial agraves macromoleacuteculas pois essas espeacutecies satildeo capazes de oxidar lipiacutedeos tioacuteis e DNA1819 Vale ressaltar que as metaloproteiacutenas (proteiacutenas que contenham um ou mais iacuteons metaacutelicos em sua estrutura) podem reagir com o NObull formando complexos entre o NObull e o metal de transiccedilatildeo neste caso pode-se citar como exemplo a hemoglobina uma metaloproteiacutena que possui ferro no grupo heme2021 Na presenccedila do par bicarbonatodioacutexido de carbono o peroxinitrito se decompotildee em parte a radical carbonato (E0 = 18 V pH 70) importante espeacutecie na oxidaccedilatildeo de biomoleacuteculas16 A maior parte do NObull gerado no sistema vascular eacute eventualmente removido pela interaccedilatildeo com a hemoglobina Como resultado a meia-vida do complexo NO-Hb formado eacute menor do que 1 ms A taxa de entrada limite do NObull em eritroacutecitos e sua reaccedilatildeo com a oxi-hemoglobina eacute estimada por meio da meia-vida do NObull em sangue total que eacute de cerca de 18 ms21

SIacuteNTESE E ACcedilAtildeO BIOLOacuteGICA DO NObull

O NObull depende apenas de sua capacidade redox para se ligar a uma enzima ou receptor bioloacutegico Aleacutem disso essa espeacutecie ainda estaacute envolvida em uma grande variedade de vias bioloacutegicas que relatam sua importacircncia bioloacutegica bem como sua atuaccedilatildeo como mensageiro inibindo ou ativando diversas moleacuteculas-alvo envolvidas em vaacuterios processos aleacutem de ser sintetizado de acordo com a necessidade do organismo espalhando-se instantaneamente ateacute seu siacutetio de accedilatildeo15

Existe uma variedade de ceacutelulas que utilizam a arginina para sintetizar o oacutexido niacutetrico Nas ceacutelulas presentes no endoteacutelio vascular na presenccedila de oxigecircnio molecular a L-arginina produz o NObull e L-citrulina em um processo catalisado pela enzima oacutexido niacutetrico sintase NOS O oacutexido niacutetrico atravessa o espaccedilo presente entre o endoteacutelio e o muacutesculo liso vascular e estimula diretamente a enzima guanilato ciclase soluacutevel (sGC) e consequentemente ocorre a formaccedilatildeo de monofosfato ciacuteclico de guanosina (cGMP) intracelular diminuindo os niacuteveis de iacuteons Ca2+ intracelular resultando no relaxamento do endoteacute-lio como ilustrado na Figura 122-24 Caso inibidores da degradaccedilatildeo do cGMP estejam presentes (por exemplo o sidenafil) este mensageiro intracelular continua presente na ceacutelula causando o relaxamento do muacutesculo liso por estimular a fosforilaccedilatildeo de proteiacutenas pela accedilatildeo da proteiacutena-cinase dependente de cGMP

Quando a hipoacutetese de que o fator de relaxamento derivado do endoteacutelio seria o NObull foi levantada por Furchgott e colaboradores em torno da segunda metade da deacutecada de 70 natildeo se aceitava a pos-sibilidade de uma moleacutecula tatildeo reativa como o NObull ser responsaacutevel pela ativaccedilatildeo da enzima sGC e ainda atuar como mediador gasoso responsaacutevel por uma variedade de fenocircmenos bioloacutegicos2526 Na deacutecada de 80 Ignarro e Furchgott comprovaram que o fator de rela-xamento derivado do endoteacutelio (EDRF) era o oacutexido niacutetrico NObull2627

O relaxamento dos vasos sanguiacuteneos (vasodilataccedilatildeo) se manteacutem enquanto a propagaccedilatildeo do NObull para a musculatura lisa vascular (endoteacutelio) estiver ocorrendo Um aumento no fluxo de NObull para o endoteacutelio provoca maior relaxamento celular e consequentemente maior vasodilataccedilatildeo No entanto se a formaccedilatildeo de NObull diminui ocorre o que se denomina de vasoconstriccedilatildeo moderada23 Uma alte-raccedilatildeo nos niacuteveis de concentraccedilatildeo do NObull seja deficiecircncia ou excesso pode ser a causa de vaacuterios processos patofisioloacutegicos28 Em especial a diminuiccedilatildeo da produccedilatildeo de NObull pode ser induzida por alguns fatores dentre os quais estatildeo hipertensatildeo diabetes e hipercolesterolemia

A oacutexido niacutetrico sintase (NOS) eacute a enzima responsaacutevel pela siacutentese endoacutegena do NObull Existem trecircs tipos de NOS uma NOS induzida (iNOS) e duas NOS constitutivas (cNOS) Elas estatildeo presentes no citosol e satildeo inibidas por anaacutelogos da L-arginina e requerem NADPH flavina adenina dinucleotiacutedeo (FAD) flavina mononucleotiacutedeo (FMN) e heme como cofatores2329-31 A oacutexido niacutetrico sintase neuronal (nNOS)

Figura 1 NObull e o relaxamento do endoteacutelio 22-24

+H3N CH C

CH2

O-

O

CH2

CH2

NH

C

NH2

NH

L-Arginina

+H3N CH C

CH2

O-

O

CH2

CH2

NH

C

NH2

O

L-Citrulina

NH

NN

N

P

OO

O

O

NH2

OH

OO- cGMP

Ca2+

VASODILATACcedilAtildeO

+ NOsGCeNOS

Esquema 1 Reaccedilotildees do NObull em soluccedilatildeo aquosa15

Silva et al302 Quim Nova

eacute uma enzima constitutiva presente em neurocircnios ceacutelulas epiteliais SNC e SNP muacutesculo esqueleacutetico oacutergatildeo sexual masculino e outros Atua na regulaccedilatildeo central da pressatildeo sanguiacutenea no relaxamento do muacutesculo liso e na vasodilataccedilatildeo atraveacutes dos nervos perifeacutericos tam-beacutem eacute responsaacutevel pelo fluxo sanguiacuteneo cerebral local estaacute envolvida na formaccedilatildeo da memoacuteria e participa da resposta imune233233 A iNOS eacute uma enzima induzida em macroacutefagos e contribui para a resposta celular produccedilatildeo de citocinas e lipopolissacariacutedeos presentes no endoteacutelio e na musculatura lisa vascular Produz grande quantidade de NObull que tem efeito citostaacutetico por inibiccedilatildeo de enzimas contendo ferro e causa a fragmentaccedilatildeo do DNA tambeacutem atua em ceacutelulas tumorais233233 Jaacute a eNOS eacute uma enzima constitutiva e produz NObull no endoteacutelio vascular sob condiccedilotildees basais (Figura 1) esta isoforma tambeacutem pode ser encontrada em linfoacutecitos T plaquetas e eritroacutecitos O NObull liberado no luacutemen vascular eacute um potente inibidor da adesatildeo de leucoacutecitos ao endoteacutelio vascular sendo tambeacutem responsaacutevel pela pressatildeo da regulaccedilatildeo sanguiacutenea e contratilidade da musculatura cardiacuteaca2334

ESTRESSE OXIDATIVO E DISFUNCcedilAtildeO ENDOTELIAL

O acuacutemulo de ROS e RNS no endoteacutelio pode acontecer por vias enzimaacuteticas - (NAD(P)Hox) XO aleacutem da eNOS ndash e por meio de forccedilas mecacircnicas (forccedilas hemodinacircmicas cisalhamento) chamadas de shear stress que satildeo produzidas a partir de um forte fluxo san-guiacuteneo em consequecircncia da maior pressatildeo no endoteacutelio vascular21

No estresse oxidativo vascular tem-se uma superproduccedilatildeo de O2

bull- que diminui a atividade do NObull reagindo com ele para formar peroxinitrito um intermediaacuterio altamente reativo e prejudicial agraves biomoleacuteculas esta espeacutecie forma posteriormente o radical hidroxila e a reaccedilatildeo ocorre independente da presenccedila do metal de transiccedilatildeo (Esquema 2)835-40

Considera-se o sistema NADHNAD(P)Hox a maior fonte de O2

bull- nas membranas das ceacutelulas endoteliais41-44 As NAD(P)Hox satildeo enzimas que catalisam a reduccedilatildeo de O2 usando NAD(P)H como doador de eleacutetron (Esquema 3) Quando estas enzimas satildeo ativadas por forccedilas hemodinacircmicas e por agonistas vasoativos em especial pela angiotensina II (Ang II ou AII) as NAD(P)Hox vasculares (isoformas encontradas na ceacutelula endotelial) produzem O2

bull- extra e intracelularmente enquanto que a NAD(P)Hox produz O2

bull- apenas extracelularmente839-44

A xantina oxidase (XO) estaacute presente no endoteacutelio sendo uma molibdoenzima capaz de catalisar a oxidaccedilatildeo de xantina e hipoxantina via O2 gerando O2

bull- H2O2 e urato sob condiccedilotildees inflamatoacuterias O subproduto O2

bull- sob a accedilatildeo da superoacutexido dismutase (SOD) gera H2O2 e O2 (via uma reaccedilatildeo de dismutaccedilatildeo de dois radicais superoacutexido) e o subproduto H2O2 em uma segunda reaccedilatildeo possiacutevel para produzir H2O e O2 pode ser catalisado pela enzima glutationa peroxidase (GSH-Px) ou catalase ou ainda a reaccedilatildeo na presenccedila de metal de transiccedilatildeo como Fe2+ ou Cu1+ gerando o radical OHbull8424546

Por se tratar de uma doenccedila cardiovascular um dos mecanismos mais estudados na doenccedila aterioscleroacutetica estaacute relacionado com a

lipoperoxidaccedilatildeo a partir da produccedilatildeo da angiotensina II (AngII) do sistema renina-angiotensina-aldosterona (SRAA) A AngII ativa a produccedilatildeo de NAD(P)Hox e a XO diminui a siacutentese de NO por alterar a siacutentese de eNOS 8363947 De acordo com a hipoacutetese de modificaccedilatildeo oxidativa da aterogecircnese metaboacutelitos do oxigecircnio contribuem para a progressatildeo do processo ateroscleroacutetico modificando oxidativamente a lipoproteiacutena de baixa densidade (LDL) A ativaccedilatildeo das ceacutelulas inflamatoacuterias resulta no aumento dos leucoacutecitos no sangue o que favorece a aterogecircnese promovendo a oxidaccedilatildeo do LDL Aleacutem disso eacute razoaacutevel que o aumento da regulaccedilatildeo dos sistemas antioxidantes desencadeie um contiacutenuo processo inflamatoacuterio o que conduz a uma diminuiccedilatildeo na capacidade antioxidante48

Um dado relevante eacute que todos os tipos de ceacutelulas presentes nas paredes dos vasos (ceacutelulas endoteliais ceacutelulas musculares lisas e fibroblastos) expressam a enzima NOS e podem liberar O2

bull- e H2O2 Primeiro considerando as ceacutelulas endoteliais diversas fontes con-tribuem para a sua produccedilatildeo de ROS extracelular aminas oxidases produzem H2O2 xantina oxidase pode se ligar a ceacutelulas endoteliais superficiais gerando O2

bull- e H2O2 NOS endotelial produz O2bull- em

determinadas circunstacircncias O significado fisioloacutegico da produccedilatildeo de O2

bull- endoteliais extracelular eacute incerto e eacute provaacutevel que O2bull- e NObull

antagonizem umas das outras accedilotildees como parte de um mecanismo normal vasorregulatoacuterio uma visatildeo suportada pelo fato de que NOS em camundongos diminuiu a pressatildeo arterial Evidentemente o ONOO- resultante teria de ser eliminado de forma segura Ceacutelulas do muacutesculo liso vascular e fibroblastos tambeacutem contecircm NOS21

Fibroblastos e ceacutelulas do muacutesculo liso podem responder agrave ROS pela proliferaccedilatildeo provocando uma hipertrofia da parede do vaso Citocinas podem acelerar a proliferaccedilatildeo de fibroblastos e trombina aleacutem de estimular a proliferaccedilatildeo das ceacutelulas musculares lisas ROS estatildeo envolvidas em ambos os processos O conceito de que o acircnion O2

bull- desempenha um papel na vasorregulaccedilatildeo normal eacute fortalecido pela observaccedilatildeo de que a angiotensina II estimula a produccedilatildeo de O2

bull- por todos os trecircs tipos de ceacutelulas em parte pelo aumento da fosforilaccedilatildeo e por promover um conjunto de oxidaccedilotildees Estudos de administraccedilatildeo da angiotensina II em animais demonstraram aumento nos niacuteveis de F2-isoprostanos indicativo de aumento do estresse oxidativo21 A produccedilatildeo de O2

bull- vascular eacute aumentada em hipercolesterolemia e contribui para a arteriosclerose Estudos em camundongos mostram que ele estaacute envolvido na angiogecircnese em locais de lesatildeo tecidual A hipertensatildeo natildeo soacute pode resultar do excesso de ROS mas pode ser a causa da formaccedilatildeo de mais O2

bull- estresse mecacircnico excessivo em vasos sanguiacuteneos aumenta os niacuteveis de NOS levando a uma diminuiccedilatildeo nos niacuteveis de tetra-hidrobiopterina um processo em que a NOS pode contribuir para a formaccedilatildeo de mais ROS Quando a tetra-hidrobiopterina se encontra em baixa quantidade ela facilita a produccedilatildeo de O2

bull- por eNOS21

A produccedilatildeo da AngII ativa as enzimas XO e NAD(P)Hox causando modificaccedilotildees na atividade da enzima oacutexido niacutetrico sin-tase endotelial (eNOS) O desequiliacutebrio entre a formaccedilatildeo de NObull e O2

bull- reforccedila a oxidaccedilatildeo do LDL (LDLox) acarretando o acuacutemulo de lipiacutedeos nas paredes das arteacuterias (Figura 2) dando iniacutecio agrave formaccedilatildeo de ateromas847 Aliados a este fator uma menor produccedilatildeo de NObull e maior produccedilatildeo de ONOO- geram o comprometimento do relaxa-mento do endoteacutelio causando a denominada disfunccedilatildeo endotelial o que favorece um aumento na atividade da Endotelina-1 (ET-1) cau-sando a vasoconstriccedilatildeo e o desenvolvimento progressivo das ceacutelulas endoteliais54047 O revestimento endotelial do sistema cardiovascular eacute altamente sensiacutevel a cisalhamento hemodinacircmico que atua na pa-rede superficial do luacutemen vascular na direccedilatildeo do fluxo sanguiacuteneo Este processo de cisalhamento do endoteacutelio eacute sistematicamente comprometido por hiperlipidemia hipertensatildeo diabetes e doenccedilas inflamatoacuterias A evoluccedilatildeo dos fluxos relacionados com as respostas

Esquema 2 Produtos do estresse oxidativo relacionados ao peroxinitrito 8 36-38

Esquema 3 Cataacutelise do NAD(P)H com O2 8 39-44


no endoteacutelio eacute uma das condiccedilotildees essenciais para o funcionamento eficiente do sistema vascular49 Forccedilas hemodinacircmicas em especial o cisalhamento satildeo reguladoras de muitos eventos fisioloacutegicos e as-pectos patoloacutegicos da funccedilatildeo endotelial no sistema cardiovascular e as respostas endoteliais satildeo sensiacuteveis a variaccedilotildees nas caracteriacutesticas que geram fluxo de cisalhamento regiotildees com oscilaccedilatildeo de cisalhamento e reversatildeo de fluxo correspondem a alteraccedilotildees patoloacutegicas na parede da arteacuteria e satildeo um fator de susceptibilidade para a arteriosclerose49

Quando o cisalhamento deforma o endoteacutelio uma perturbaccedilatildeo mecacircnica eacute comunicada atraveacutes do citoesqueleto para vaacuterias aacutereas de transduccedilatildeo mecacircnica que incluem a ceacutelula-matriz siacutetios de adesatildeo e membrana nuclear Como efeitos beneacuteficos sistecircmicos tecircm-se a ma-nutenccedilatildeo hemodinacircmica arterial dentro de limites normais por meio de terapias anti-hipertensivas exerciacutecios regulares para promover a adaptaccedilatildeo contiacutenua remodelaccedilatildeo e inibiccedilatildeo de ceacutelulas causadoras da disfunccedilatildeo endotelial49

CARACTERIZANDO A ARTERIOSCLEROSE

A arteriosclerose eacute caracterizada pela inflamaccedilatildeo crocircnica na parede arterial50 Eacute uma doenccedila progressiva que pode ser causada por diversos fatores podendo iniciar-se ainda na infacircncia ou na adoles-cecircncia Pode-se dizer que esta patologia eacute o resultado de uma seacuterie de respostas celulares altamente especiacuteficas A grande quantidade de ceacutelulas inflamatoacuterias lipiacutedeos e elementos fibrosos que se depositam na parede das arteacuterias satildeo os responsaacuteveis pela formaccedilatildeo de placas ou estrias gordurosas e que geralmente ocasionam a obstruccedilatildeo das mesmas denominadas de ateromas A formaccedilatildeo de trombos eacute frequen-temente desencadeada por placas que se rompem As lipoproteiacutenas em especial as lipoproteiacutenas de baixa densidade (LDL) vecircm ganhando um grande destaque na origem da doenccedila ateroscleroacutetica Tal situaccedilatildeo pode resultar da interaccedilatildeo de vaacuterias forccedilas incluindo irregularidades nutricionais e metaboacutelicas dentre as quais podem ser citadas hiper-colesterolemia hipertensatildeo arterial e diabetes mellitus51-55

A resposta inflamatoacuteria no iniacutecio da doenccedila ateroscleroacutetica eacute pre-cedida por alteraccedilotildees funcionais nas ceacutelulas endoteliais linfoacutecitos T macroacutefagos e ceacutelulas do muacutesculo liso Estas ceacutelulas quando ativadas proporcionam principalmente um acuacutemulo de lipiacutedeos Aleacutem disso a resposta inflamatoacuteria tambeacutem pode ser induzida pelo estresse oxi-dativo especialmente pela oxidaccedilatildeo do LDL processo denominado de peroxidaccedilatildeo lipiacutedica ou lipoperoxidaccedilatildeo5152545657 A formaccedilatildeo de ateromas resulta consequentemente em uma lesatildeo endotelial Esta lesatildeo permite a entrada de mais LDL na parede do vaso sanguiacuteneo seguido pelo desenvolvimento de macroacutefagos na parede do vaso Os macroacutefagos ali presentes secretam citocinas que estimulam o aumen-to da resposta inflamatoacuteria local havendo aumento de citocinas e quimiocinas ambas responsaacuteveis pelo recrutamento dos leucoacutecitos

Linfoacutecitos tambeacutem podem entrar na parede do vaso sendo atraiacutedos pelas citocinas estimulando a formaccedilatildeo de anticorpos21 isto pode manter e modificar as lipoproteiacutenas localizadas no endoteacutelio vascular aumentando a sua fagocitose em macroacutefagos atraveacutes das classes A e B receptores no caso de lipoproteiacutena oxidada de baixa densidade (LDLox) causando a produccedilatildeo de citocinas como o fator de necrose tumoral (TNF) - alfa interleucina (IL) -1 beta IL-4 IL-6 IL-12 e IL-18 entre outros fatores Com a secreccedilatildeo de citocinas ocorre a ativaccedilatildeo das ceacutelulas T gerando linfoacutecitos T (Th1) capazes de reconhecer a LDLox e proteiacutenas de choque teacutermico como antiacutegenos amplificando a resposta inflamatoacuteria58 As metaloproteiacutenas presentes (hemoglobi-na mioglobina por exemplo) podem danificar a ldquocaacutepsulardquo fibrosa formada e enfraquecer a placa de ateroma Como os macroacutefagos natildeo podem limitar a absorccedilatildeo de colesterol eles dependem portanto de vias de efluxo de colesterol para evitar a acumulaccedilatildeo desta substacircncia que produz a formaccedilatildeo de estrias gordurosas sendo o primeiro passo para a arteriosclerose59

Os macroacutefagos estatildeo ocupando de certa forma um papel central na doenccedila pois foi descoberto recentemente que satildeo importantes re-guladores do processo inflamatoacuterio da arteriosclerose A diferenciaccedilatildeo dos macroacutefagos e sua funccedilatildeo podem ser moduladas por uma classe de fatores de transcriccedilatildeo chamados receptores nucleares dentre os quais se pode citar PPARs e LXRs60 Os PPARs e LXRs satildeo conhecidos como fatores de transcriccedilatildeo ligante-regulados que desempenham funccedilotildees de regulaccedilatildeo central na absorccedilatildeo de lipiacutedeos metabolismo e de efluxo de colesterol Eles tambeacutem satildeo importantes por estarem envolvidos na regulaccedilatildeo das reaccedilotildees inflamatoacuterias PPARs e LXRs satildeo ativados por aacutecidos graxos LDLox metaboacutelitos do aacutecido araqui-docircnico como eicosanoides prostaglandinas leucotrienos e colesterol oxidado respectivamente A maioria destes ligantes naturais eacute deri-vada do metabolismo dos aacutecidos graxos insaturados e do colesterol Desta forma alteraccedilotildees no consumo de lipiacutedeos bem como o seu processamento podem influenciar a atividade transcricional dos genes regulados pelos receptores PPAR e LXR60

LIPOPEROXIDACcedilAtildeO

Os componentes celulares estatildeo sujeitos agrave accedilatildeo das RNS e ROS No entanto a membrana celular eacute uma das mais atacadas por espeacutecies reativas devido agrave peroxidaccedilatildeo lipiacutedica pois ocasiona modificaccedilotildees tanto na permeabilidade das membranas celulares quanto em sua estrutura Este processo tambeacutem estaacute intimamente associado aos me-canismos de cacircncer e de envelhecimento por exemplo Todavia nem sempre o processo de lipoperoxidaccedilatildeo seraacute prejudicial bem como a formaccedilatildeo de ROS e RNS devido agrave importacircncia de seus produtos na resposta inflamatoacuteria Por outro lado o excesso de tais produtos tambeacutem pode ser muito prejudicial agraves biomoleacuteculas61-64

Vaacuterios experimentos realizados em ceacutelulas cultivadas sob es-tresse oxidativo indicam a suscetibilidade do colesterol em sofrer peroxidaccedilatildeo lipiacutedica via celular Considera-se tambeacutem que ocorre uma alteraccedilatildeo nos niacuteveis plasmaacuteticos dos produtos de oxidaccedilatildeo do colesterol por meio do aumento natildeo soacute da peroxidaccedilatildeo lipiacute-dica no plasma mas tambeacutem da peroxidaccedilatildeo lipiacutedica celular65 As moleacuteculas de LDL satildeo facilmente oxidadas agrave LDLox quando o estresse oxidativo estaacute presente Estas moleacuteculas provocam o ataque ao tocircnus endotelial provocando uma resposta inflamatoacuteria nesta regiatildeo LDLox induzem a expressatildeo de moleacuteculas de adesatildeo e ligaccedilatildeo posterior agraves ceacutelulas inflamatoacuterias bem como sua migra-ccedilatildeo no espaccedilo subendotelial Os resultados disso satildeo a disfunccedilatildeo endotelial agregaccedilatildeo plaquetaacuteria expressatildeo da metaloproteinase e trombogecircnese Com o acuacutemulo progressivo de LDLox macroacute-fagos modulam seu fenoacutetipo tornando-se as chamadas ceacutelulas espumosas As ceacutelulas espumosas satildeo os principais componentes

Figura 2 Estresse oxidativo vascular estimulado pela angiotensina II 847


das estrias gordurosas sendo este o primeiro passo na formaccedilatildeo da placa ateromatosa e provocam reaccedilatildeo antigecircnica de linfoacutecitos T que iniciam ou aumentam a resposta imunoloacutegica Outra evi-decircncia apoiando a oxidaccedilatildeo excessiva inclui o aumento dos niacuteveis de peroxidaccedilatildeo lipiacutedica como a presenccedila do LDLox Sabe-se tambeacutem que o equiliacutebrio normal entre a formaccedilatildeo de NObull e ROS eacute interrompido na aterosclerose NObull inibe a ativaccedilatildeo da xantina oxidase e NADPH oxidase mantendo a homeostase O2

bull-NObull normal Assim com mais NObull que estaacute sendo convertido agrave pero-xinitrito isso leva a uma perda normal de NObull que compromete a funccedilatildeo endotelial e o comprometimento da funccedilatildeo endotelial eacute um indicador precoce de aterosclerose66

A peroxidaccedilatildeo lipiacutedica se inicia com o sequestro do hidrogecircnio do aacutecido graxo poli-insaturado (LH) da membrana lipiacutedica Este seques-tro pode ser realizado tanto pelo alcoxila (LO) ou pelo radical OHbull seguido da formaccedilatildeo do Lbull (radical lipiacutedico) e H2O (Esquema 4) onde o radical OHbull eacute reconhecido como a espeacutecie iniciadora e a mais im-portante desse processo podendo ser gerado a partir da decomposiccedilatildeo do ONOO- por exemplo61 Na etapa seguinte a forma Lbull reage com o O2 com a consequente formaccedilatildeo do radical peroxila (LOObull) este por sua vez sequestra novo hidrogecircnio do LH originando mais uma vez Lbull por isso se diz que esta eacute uma reaccedilatildeo em cadeia O processo de lipoperoxidaccedilatildeo termina quando os radicais Lbull e LOObull gerados nas etapas anteriores estendem-se ateacute se autodestruiacuterem (Esquema 5) onde L representa o lipiacutedeo61

A peroxidaccedilatildeo lipiacutedica pode ser catalisada por iacuteons ferro via conversatildeo de hidroperoacutexidos lipiacutedicos (LOOH) em radicais extrema-mente reativos (peroxila (LOObull) e alcoxila (LObull)) os quais datildeo iniacutecio a uma nova cadeia de reaccedilotildees Estas podem ser lentas ou raacutepidas isto vai depender da valecircncia do ferro (Esquema 6) Como exemplo pode-se citar se o ferro for o agente oxidante e o eritroacutecito a ceacutelula-alvo a parte lipiacutedica da membrana eritrocitaacuteria tambeacutem estaraacute susceptiacutevel agrave agressatildeo oxidativa sendo que os produtos deste processo de oxidaccedilatildeo lipiacutedica podem levar ao estresse oxidativo intracelular6167

As lipoproteiacutenas de baixa densidade oxidadas ou alteradas impedem a saiacuteda de macroacutefagos da lesatildeo aleacutem de tornaacute-los capazes de fagocitar grandes quantidades de lipiacutedeos A LDLox alterada eacute obtida por receptores que natildeo estatildeo expostos a este tipo de controle68 Por sua vez a obtenccedilatildeo demasiada de LDLs alteradas (LDL oxidada) por macroacutefagos transforma estas ceacutelulas em ceacutelulas ldquoespumosasrdquo que participam na formaccedilatildeo das placas ateroscleroacuteticas68

CONSIDERACcedilOtildeES FINAIS

Embora a causa exata no que diz respeito ao desenvolvimento da arteriosclerose ainda seja desconhecida sabe-se que esta doenccedila envolve diversos mecanismos fisiopatoloacutegicos A patologia descrita neste trabalho eacute lenta e progressiva e estaacute intimamente relacionada a vaacuterios fatores de risco dentre eles hipercolesterolemia hipertensatildeo arterial e diabetes mellitus A exposiccedilatildeo do organismo a estes fato-res ocasiona o comprometimento da funccedilatildeo do endoteacutelio vascular e diminui a biossiacutentese de NObull69

Estudos relativos ao metabolismo das lipoproteiacutenas de baixa densidade (LDL) satildeo os que mais tecircm se desenvolvido6 Deste modo conclui-se que os caminhos proacute-oxidativos e pro-inflamatoacuterios no endoteacutelio vascular tecircm sido implicados na iniciaccedilatildeo e progressatildeo da arteriosclerose Recentes pesquisas revelaram evidecircncias da IL-4 (interleucina-4) considerada anti-inflamatoacuteria ser na verdade proacute-inflamatoacuteria no endoteacutelio vascular tendo um papel importante na arteriosclerose por mediar a formaccedilatildeo de ROS70 No processo inflamatoacuterio a arteriosclerose eacute o resultado da disfunccedilatildeo endotelial em funccedilatildeo do estresse oxidativo relacionado a fatores de risco A inflamaccedilatildeo e o estresse oxidativo satildeo mediadores patogecircnicos de vaacuterias doenccedilas contribuindo para o dano tecidual em vaacuterias situaccedilotildees dentre as quais podemos citar lesotildees no ceacuterebro rins e coraccedilatildeo6471

Por fim vale ressaltar que as ROSs ou RNSs podem efetivamente ser causa e consequecircncia de patologias humanas associadas ao estres-se oxidativo e a utilizaccedilatildeo de faacutermacos que contenham antioxidantes deve ser cuidadosamente supervisionada no tratamento de doenccedilas relacionadas ao estresse oxidativo

ABREVIATURAS

ROS - Espeacutecies Reativas de OxigecircnioRNS - Espeacutecies Reativas de NitrogecircnioLDL - Lipoproteiacutenas de baixa densidadeLDLox - Lipoproteiacutenas de baixa densidade oxidadasGC - Guanilato ciclase soluacutevelcGMP - Monofosfato ciacuteclico de guanosinaeNOS - Enzima oacutexido niacutetrico sintase endotelialEDRF - Fator de relaxamento derivado do endoteacutelioET-1 - Endotelina-1GSH-Px - Enzima glutationa peroxidaseiNOS - Enzima oacutexido niacutetrico sintase induzidacNOS - Enzima oacutexido niacutetrico sintase constitutivaFAD - Flavina adenina dinucleotiacutedeoFMN - Flavina mononucleotiacutedeoXO - Xantina oxidaseNAD(P)Hox - NADPH oxidaseSOD - Superoacutexido dismutase (CuZn-SOD)Ang II ou AII - Angiotensina IIPPARs - Peroxisomal proliferator-activated receptorLXRs - Liver X receptors

AGRADECIMENTOS

Agrave FAPESP CNPq Fundaccedilatildeo Universidade Federal do ABC e CAPES pelo auxiacutelio financeiro

REFEREcircNCIAS

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Esquema 4 Iniacutecio do processo de lipoperoxidaccedilatildeo 61

Esquema 5 Etapas subjacentes do processo de lipoperoxidaccedilatildeo 61

Esquema 6 Lipoperoxidaccedilatildeo catalisada por iacuteons ferro 6167


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OacuteXIDO NIacuteTRICO (NObull)

O oacutexido niacutetrico (NObull) eacute um gaacutes incolor agrave temperatura ambiente habitualmente encontrado no ar atmosfeacuterico pouco soluacutevel em aacutegua sendo mais soluacutevel em solventes orgacircnicos como o n-hexano onde apresenta uma concentraccedilatildeo na saturaccedilatildeo de 013 M12 Dessa forma esta moleacutecula tende a dissolver-se seletivamente na mem-brana e em regiotildees que contecircm lipiacutedeos presentes nas ceacutelulas Isto acontece pois a energia livre de hidrataccedilatildeo desfavoraacutevel de uma substacircncia apolar gerada pela ordenaccedilatildeo das moleacuteculas circun-dantes de aacutegua resulta do fato de a substacircncia apolar ser excluiacuteda da fase aquosa A moleacutecula neutra de NO apresenta 11 eleacutetrons na camada de valecircncia e eacute paramagneacutetica devido agrave seguinte con-figuraccedilatildeo eletrocircnica (s2s)2 (s2s)2 (s2pz)2 (p2p)4 (p2p)113-15 O oacutexido niacutetrico apresenta um eleacutetron desemparelhado sendo uma espeacutecie radicalar (NObull) o que lhe confere uma alta reatividade com meia-vida de 5 a 10 s in vitro sendo capaz de reagir rapidamente com outros radicais importantes biologicamente dentre eles o oxigecircnio molecular (O2) e o radical superoacutexido (O2

bull-) podendo complexar-se tambeacutem com metais de transiccedilatildeo como o ferro por exemplo11-13 O significado da oxidaccedilatildeo do NObull pelo O2

bull- eacute foco de diversos trabalhos na literatura16

O NObull reage com o O2 para formar dioacutexido de nitrogecircnio NO2 tanto em fase gasosa quanto em fase aquosa O NO2 reage com outra moleacutecula de NObull e produz trioacutexido de dinitrogecircnio N2O3 (Equaccedilatildeo 1) ou com o proacuteprio NO2 (por dimerizaccedilatildeo) gerando tetroacutexido de dinitrogecircnio N2O4 (Equaccedilatildeo 2) Todas essas espeacutecies reagem muito raacutepido com aacutegua formando iacuteons nitrato e nitrito15

O N2O3 eacute considerado um potencial doador de nitrosocircnio (NO+) Este eacute denominado um intermediaacuterio-chave possuindo um potencial redox de 160 V e podendo ser transferido para uma grande diversidade de nucleoacutefilos presentes em biomoleacuteculas como as aminas por exemplo levando agrave formaccedilatildeo de nitrito e N-nitrosaminas respectivamente17 O oacutexido niacutetrico tambeacutem pode reagir com o acircnion superoacutexido (O2

bull-) e formar o acircnion peroxinitrito (ONOOndash) que em pH neutro eacute protonado rapidamente formando o aacutecido peroxinitroso (HONO2 a 25 ordmC possui pKa = 68) Este se decompotildee rapidamente devido a sua alta instabilidade por duas vias diferentes produzindo dioacutexido de nitrogecircnio e radical hidroxila15 A formaccedilatildeo de peroxinitrito aacutecido peroxinitroso e seus produtos de decomposiccedilatildeo (OHbull e NO2) pode ser prejudicial agraves macromoleacuteculas pois essas espeacutecies satildeo capazes de oxidar lipiacutedeos tioacuteis e DNA1819 Vale ressaltar que as metaloproteiacutenas (proteiacutenas que contenham um ou mais iacuteons metaacutelicos em sua estrutura) podem reagir com o NObull formando complexos entre o NObull e o metal de transiccedilatildeo neste caso pode-se citar como exemplo a hemoglobina uma metaloproteiacutena que possui ferro no grupo heme2021 Na presenccedila do par bicarbonatodioacutexido de carbono o peroxinitrito se decompotildee em parte a radical carbonato (E0 = 18 V pH 70) importante espeacutecie na oxidaccedilatildeo de biomoleacuteculas16 A maior parte do NObull gerado no sistema vascular eacute eventualmente removido pela interaccedilatildeo com a hemoglobina Como resultado a meia-vida do complexo NO-Hb formado eacute menor do que 1 ms A taxa de entrada limite do NObull em eritroacutecitos e sua reaccedilatildeo com a oxi-hemoglobina eacute estimada por meio da meia-vida do NObull em sangue total que eacute de cerca de 18 ms21

SIacuteNTESE E ACcedilAtildeO BIOLOacuteGICA DO NObull

O NObull depende apenas de sua capacidade redox para se ligar a uma enzima ou receptor bioloacutegico Aleacutem disso essa espeacutecie ainda estaacute envolvida em uma grande variedade de vias bioloacutegicas que relatam sua importacircncia bioloacutegica bem como sua atuaccedilatildeo como mensageiro inibindo ou ativando diversas moleacuteculas-alvo envolvidas em vaacuterios processos aleacutem de ser sintetizado de acordo com a necessidade do organismo espalhando-se instantaneamente ateacute seu siacutetio de accedilatildeo15

Existe uma variedade de ceacutelulas que utilizam a arginina para sintetizar o oacutexido niacutetrico Nas ceacutelulas presentes no endoteacutelio vascular na presenccedila de oxigecircnio molecular a L-arginina produz o NObull e L-citrulina em um processo catalisado pela enzima oacutexido niacutetrico sintase NOS O oacutexido niacutetrico atravessa o espaccedilo presente entre o endoteacutelio e o muacutesculo liso vascular e estimula diretamente a enzima guanilato ciclase soluacutevel (sGC) e consequentemente ocorre a formaccedilatildeo de monofosfato ciacuteclico de guanosina (cGMP) intracelular diminuindo os niacuteveis de iacuteons Ca2+ intracelular resultando no relaxamento do endoteacute-lio como ilustrado na Figura 122-24 Caso inibidores da degradaccedilatildeo do cGMP estejam presentes (por exemplo o sidenafil) este mensageiro intracelular continua presente na ceacutelula causando o relaxamento do muacutesculo liso por estimular a fosforilaccedilatildeo de proteiacutenas pela accedilatildeo da proteiacutena-cinase dependente de cGMP

Quando a hipoacutetese de que o fator de relaxamento derivado do endoteacutelio seria o NObull foi levantada por Furchgott e colaboradores em torno da segunda metade da deacutecada de 70 natildeo se aceitava a pos-sibilidade de uma moleacutecula tatildeo reativa como o NObull ser responsaacutevel pela ativaccedilatildeo da enzima sGC e ainda atuar como mediador gasoso responsaacutevel por uma variedade de fenocircmenos bioloacutegicos2526 Na deacutecada de 80 Ignarro e Furchgott comprovaram que o fator de rela-xamento derivado do endoteacutelio (EDRF) era o oacutexido niacutetrico NObull2627

O relaxamento dos vasos sanguiacuteneos (vasodilataccedilatildeo) se manteacutem enquanto a propagaccedilatildeo do NObull para a musculatura lisa vascular (endoteacutelio) estiver ocorrendo Um aumento no fluxo de NObull para o endoteacutelio provoca maior relaxamento celular e consequentemente maior vasodilataccedilatildeo No entanto se a formaccedilatildeo de NObull diminui ocorre o que se denomina de vasoconstriccedilatildeo moderada23 Uma alte-raccedilatildeo nos niacuteveis de concentraccedilatildeo do NObull seja deficiecircncia ou excesso pode ser a causa de vaacuterios processos patofisioloacutegicos28 Em especial a diminuiccedilatildeo da produccedilatildeo de NObull pode ser induzida por alguns fatores dentre os quais estatildeo hipertensatildeo diabetes e hipercolesterolemia

A oacutexido niacutetrico sintase (NOS) eacute a enzima responsaacutevel pela siacutentese endoacutegena do NObull Existem trecircs tipos de NOS uma NOS induzida (iNOS) e duas NOS constitutivas (cNOS) Elas estatildeo presentes no citosol e satildeo inibidas por anaacutelogos da L-arginina e requerem NADPH flavina adenina dinucleotiacutedeo (FAD) flavina mononucleotiacutedeo (FMN) e heme como cofatores2329-31 A oacutexido niacutetrico sintase neuronal (nNOS)

Figura 1 NObull e o relaxamento do endoteacutelio 22-24

+H3N CH C

CH2

O-

O

CH2

CH2

NH

C

NH2

NH

L-Arginina

+H3N CH C

CH2

O-

O

CH2

CH2

NH

C

NH2

O

L-Citrulina

NH

NN

N

P

OO

O

O

NH2

OH

OO- cGMP

Ca2+

VASODILATACcedilAtildeO

+ NOsGCeNOS

Esquema 1 Reaccedilotildees do NObull em soluccedilatildeo aquosa15



























bull- por eNOS21



























ABREVIATURAS


AGRADECIMENTOS


REFEREcircNCIAS




































































bull- por eNOS21



























ABREVIATURAS


AGRADECIMENTOS


REFEREcircNCIAS
































































ABREVIATURAS


AGRADECIMENTOS


REFEREcircNCIAS




















































ABREVIATURAS


AGRADECIMENTOS


REFEREcircNCIAS














































































Documents

RELAÇÕES PATOFISIOLÓGICAS ENTRE ESTRESSE OXIDATIVO E ARTERIOSCLEROSE